KR102273842B1 - 온도 보상이 가능한 lc 오실레이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포지티브 노드로 포지티브 차동 전압을 제공하고, 네거티브 노드로 네거티브 차동 전압을 제공하는 차동 전압 제공부와, 상기 차동 전압 제공부에 의해서 상기 포지티브 노드로 상기 포지티브 차동 전압을 전달받아 포지티브 발진 주파수 신호를 출력하고, 상기 차동 전압 제공부에 의해서 상기 네거티브 노드로 상기 네거티브 차동 전압을 전달받아 네거티브 발진 주파수 신호를 출력하는 차동 발진 주파수 신호 출력부로 구성되는 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터에 있어서, 상기 차동 발진 주파수 신호 출력부가, 상기 포지티브 노드와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되는 인덕터, 상기 포지티브 노드에 연결되는 포지티브 기본 커패시터, 상기 포지티브 기본 커패시터와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되는 네거티브 기본 커패시터, 상기 포지티브 노드에 연결되고 제 1 제어 전압에 의해서 가변되는 제 1 포지티브 버랙터 및 상기 제 1 포지티브 버랙터와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되고 상기 제 1 제어 전압에 의해서 가변되는 제 1 네거티브 버랙터를 포함하는 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터가 제공된다.

Description

온도 보상이 가능한 LC 오실레이터{Temperature compensated LC oscillator}
본 발명은 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 크리스탈 오실레이터를 포함하지 아니하여 실리콘 기판에 집적될 수 있으며 온도 변화에 민감하지 않은 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터에 관한 것이다.
LC 오실레이터는 인덕터와 커패시터를 구비하여 입력 신호의 전압에 기초하여 출력 신호의 주파수를 제어할 수 있는 회로이며, 위상 고정 루프(Phase Locked Loop; PLL)와 같은 다양한 집적 회로에 채용될 수 있다.
위상 고정 루프는 무선 통신 시스템 및 다양한 제품에 적용되고 있으며, 상술한 위상 고정 루프에는 외부의 쿼츠 크리스탈에 의해서 구동되는 크리스탈 오실레이터를 포함하고 있어, 실리콘 기판에 집적하기가 매우 어려웠다.
본 발명의 배경기술은 2006년 2월 7일자에 공개되어 있는 대한민국 공개특허공보 10-2006-0012239에 게시되어 있다.
따라서 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 별도의 크리스탈 오실레이터를 포함하지 아니하여 실리콘 기판에 집적될 수 있으며 온도 변화에 민감하지 않은 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터는 포지티브 노드로 포지티브 차동 전압을 제공하고, 네거티브 노드로 네거티브 차동 전압을 제공하는 차동 전압 제공부와, 상기 차동 전압 제공부에 의해서 상기 포지티브 노드로 상기 포지티브 차동 전압을 전달받아 포지티브 발진 주파수 신호를 출력하고, 상기 차동 전압 제공부에 의해서 상기 네거티브 노드로 상기 네거티브 차동 전압을 전달받아 네거티브 발진 주파수 신호를 출력하는 차동 발진 주파수 신호 출력부로 구성되는 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터에 있어서, 상기 차동 발진 주파수 신호 출력부가, 상기 포지티브 노드와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되는 인덕터, 상기 포지티브 노드에 연결되는 포지티브 기본 커패시터, 상기 포지티브 기본 커패시터와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되는 네거티브 기본 커패시터, 상기 포지티브 노드에 연결되고 제 1 제어 전압에 의해서 가변되는 제 1 포지티브 버랙터 및 상기 제 1 포지티브 버랙터와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되고 상기 제 1 제어 전압에 의해서 가변되는 제 1 네거티브 버랙터를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터는, 상기 제 1 제어 전압이 기준 온도에 비해서 온도가 증가되는 경우에 증가시키는 것이 바람직하다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터는 포지티브 노드로 포지티브 차동 전압을 제공하고, 네거티브 노드로 네거티브 차동 전압을 제공하는 차동 전압 제공부와, 상기 차동 전압 제공부에 의해서 상기 포지티브 노드로 상기 포지티브 차동 전압을 전달받아 포지티브 발진 주파수 신호를 출력하고, 상기 차동 전압 제공부에 의해서 상기 네거티브 노드로 상기 네거티브 차동 전압을 전달받아 네거티브 발진 주파수 신호를 출력하는 차동 발진 주파수 신호 출력부로 구성되는 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터에 있어서, 상기 차동 발진 주파수 신호 출력부가, 상기 포지티브 노드와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되는 인덕터, 상기 포지티브 노드에 연결되는 포지티브 기본 커패시터, 상기 포지티브 기본 커패시터와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되는 네거티브 기본 커패시터, 상기 포지티브 노드에 연결되고 제 1 제어 전압에 의해서 가변되는 제 1 포지티브 버랙터, 상기 제 1 포지티브 버랙터와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되고 상기 제 1 제어 전압에 의해서 가변되는 제 1 네거티브 버랙터, 상기 포지티브 노드에 연결되고 제 2 제어 전압에 의해서 가변되는 제 2 포지티브 버랙터 및 상기 제 2 포지티브 버랙터와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되고 상기 제 2 제어 전압에 의해서 가변되는 제 2 네거티브 버랙터를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터는, 상기 제 2 포지티브 버랙터의 가변 범위가 상기 제 1 포지티브 버랙터의 가변 범위보다 적은 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터는, 상기 제 2 네거티브 버랙터의 가변 범위가 상기 제 1 네거티브 버랙터의 가변 범위보다 적은 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터는, 상기 제 1 제어 전압이 기준 온도에 비해서 온도가 증가되는 경우에 증가시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터는, 상기 제 2 제어 전압이 기준 온도에 비해서 온도가 증가되는 경우에 증가시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예들에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터들은 별도의 크리스탈 오실레이터를 포함하지 아니하여 실리콘 기판에 집적될 수 있으며, 온도가 증가되는 경우에 제어 전압을 증가시킴으로써, 온도 변화에 민감하지 않다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터들의 차동 전압 제공부의 회로도.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터들의 차동 발진 주파수 신호 출력부의 회로도.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.
본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
또한, 후술하는 상세한 설명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하에서, "포함하다" 등의 용어는 게시되어 있는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 기술하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 이하에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 후술하는 상세한 설명에서 명확하게 다른 것으로 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터에 대해서 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터는 포지티브 노드(VCOP)로 포지티브 차동 전압을 제공하고, 네거티브 노드(VCON)로 네거티브 차동 전압을 제공하는 차동 전압 제공부와, 상기 차동 전압 제공부에 의해서 상기 포지티브 노드(VCOP)로 상기 포지티브 차동 전압을 전달받아 포지티브 발진 주파수 신호를 출력하고, 상기 차동 전압 제공부에 의해서 상기 네거티브 노드(VCON)로 상기 네거티브 차동 전압을 전달받아 네거티브 발진 주파수 신호를 출력하는 차동 발진 주파수 신호 출력부로 구성된다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터의 차동 전압 제공부는 도 1에 도시된 것처럼, 상보 전압 인에이블 신호(ENBgm)에 의해서 활성화되어 전원 전압(VDD)을 전달하는 피모스트랜지스터(MPB0)와, 피모스트랜지스터(MPB0)와 포지티브 노드(VCOP) 및 네거티브 노드(VCON) 사이에 드레인과 게이트가 서로 교차 연결(cross-coupled)되어 있는 피모스트랜지스터들(MP01, MP02)과, 전압 인에이블 신호(ENgm)에 의해서 활성화되어 접지와 연결되는 엔모스트랜지스터(MNB0)와 엔모스트랜지스터(MNB0)와 포지티브 노드(VCOP) 및 네거티브 노드(VCON) 사이에 드레인과 게이트가 서로 교차 연결(cross-coupled)되어 있는 엔모스트랜지스터들(MN01, MN02)을 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터의 차동 발진 주파수 신호 출력부는 도 2에 도시된 것처럼, 출력 인에이블 신호(ENcoarse)에 의해서 활성화되는 엔모스트랜지스터들(MN11, MN12), 상기 포지티브 노드(VCOP)와 상기 네거티브 노드(VCON) 사이에 연결되는 인덕터(L), 상기 포지티브 노드(VCOP)에 연결되는 포지티브 기본 커패시터(CcoarseP), 상기 포지티브 기본 커패시터(CcoarseP)와 상기 네거티브 노드(VCON) 사이에 연결되는 네거티브 기본 커패시터(CcoarseN), 상기 포지티브 노드(VCOP)에 연결되고 제 1 제어 전압(Vfine)에 의해서 가변되는 제 1 포지티브 버랙터(CfineP) 및 상기 제 1 포지티브 버랙터(CfineP)와 상기 네거티브 노드(VCON) 사이에 연결되고 상기 제 1 제어 전압(Vfine)에 의해서 가변되는 제 1 네거티브 버랙터(CfineN)를 포함한다.
여기에서, 상기 제 1 제어 전압(Vfine)은 기준 온도에 비해서 온도가 증가되는 경우에 증가시키며, 예를 들면, 기준 온도가 25℃이고, 온도 상수가 -1.64mV/℃이며, 증가되는 온도가 10℃인 경우에, 상기 제 1 제어 전압(Vfine)을 16.4mV 증가시킨다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터는 포지티브 노드(VCOP)로 포지티브 차동 전압을 제공하고, 네거티브 노드(VCON)로 네거티브 차동 전압을 제공하는 차동 전압 제공부와, 상기 차동 전압 제공부에 의해서 상기 포지티브 노드(VCOP)로 상기 포지티브 차동 전압을 전달받아 포지티브 발진 주파수 신호를 출력하고, 상기 차동 전압 제공부에 의해서 상기 네거티브 노드(VCON)로 상기 네거티브 차동 전압을 전달받아 네거티브 발진 주파수 신호를 출력하는 차동 발진 주파수 신호 출력부로 구성된다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터의 차동 전압 제공부는 도 1에 도시된 것처럼, 상보 전압 인에이블 신호(ENBgm)에 의해서 활성화되어 전원 전압(VDD)을 전달하는 피모스트랜지스터(MPB0)와, 피모스트랜지스터(MPB0)와 포지티브 노드(VCOP) 및 네거티브 노드(VCON) 사이에 드레인과 게이트가 서로 교차 연결(cross-coupled)되어 있는 피모스트랜지스터들(MP01, MP02)과, 전압 인에이블 신호(ENgm)에 의해서 활성화되어 접지와 연결되는 엔모스트랜지스터(MNB0)와 엔모스트랜지스터(MNB0)와 포지티브 노드(VCOP) 및 네거티브 노드(VCON) 사이에 드레인과 게이트가 서로 교차 연결(cross-coupled)되어 있는 엔모스트랜지스터들(MN01, MN02)을 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터의 차동 발진 주파수 신호 출력부는 도 2에 도시된 것처럼, 출력 인에이블 신호(ENcoarse)에 의해서 활성화되는 엔모스트랜지스터들(MN11, MN12), 상기 포지티브 노드(VCOP)와 상기 네거티브 노드(VCON) 사이에 연결되는 인덕터(L), 상기 포지티브 노드(VCOP)에 연결되는 포지티브 기본 커패시터(CcoarseP), 상기 포지티브 기본 커패시터(CcoarseP)와 상기 네거티브 노드(VCON) 사이에 연결되는 네거티브 기본 커패시터(CcoarseN), 상기 포지티브 노드(VCOP)에 연결되고 제 1 제어 전압(Vfine)에 의해서 가변되는 제 1 포지티브 버랙터(CfineP), 상기 제 1 포지티브 버랙터(CfineP)와 상기 네거티브 노드(VCON) 사이에 연결되고 상기 제 1 제어 전압(Vfine)에 의해서 가변되는 제 1 네거티브 버랙터(CfineN), 상기 포지티브 노드(VCOP)에 연결되고 제 2 제어 전압(Vtracking)에 의해서 가변되는 제 2 포지티브 버랙터(CtrackingP) 및 상기 제 2 포지티브 버랙터(CtrackingP)와 상기 네거티브 노드(VCON) 사이에 연결되고 상기 제 2 제어 전압(Vtracking)에 의해서 가변되는 제 2 네거티브 버랙터(CtrackingN)를 포함한다.
여기에서, 상기 제 2 포지티브 버랙터(CtrackingP)의 가변 범위는 상기 제 1 포지티브 버랙터(CfineP)의 가변 범위보다 적으며, 상기 제 2 네거티브 버랙터(CtrackingN)의 가변 범위는 상기 제 1 네거티브 버랙터(CfineN)의 가변 범위보다 적다.
예를 들면, 포지티브 기본 커패시터(CcoarseP)와 네거티브 기본 커패시터(CcoarseN)가 20fF이며, 제 1 포지티브 버랙터(CfineP)의 가변 범위와 제 1 네거티브 버랙터(CfineN)의 가변 범위가 각각 100fF인 경우에, 제 2 포지티브 버랙터(CtrackingP)의 가변 범위와 제 2 네거티브 버랙터(CtrackingN)의 가변 범위를 각각 5fF ~ 20fF으로 설정할 수 있다.
한편, 상기 제 1 제어 전압(Vfine)은 기준 온도에 비해서 온도가 증가되는 경우에 증가시키며, 상기 제 1 제어 전압(Vfine)은 기준 온도에 비해서 온도가 증가되는 경우에 증가시킨다.
예를 들면, 기준 온도가 25℃이고, 온도 상수가 -1.64mV/℃이며, 증가되는 온도가 10℃인 경우에, 상기 제 1 제어 전압(Vfine) 및 상기 제 2 제어 전압(Vtracking)을 각각 16.4mV 증가시킨다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 포지티브 노드로 포지티브 차동 전압을 제공하고, 네거티브 노드로 네거티브 차동 전압을 제공하는 차동 전압 제공부와, 상기 차동 전압 제공부에 의해서 상기 포지티브 노드로 상기 포지티브 차동 전압을 전달받아 포지티브 발진 주파수 신호를 출력하고, 상기 차동 전압 제공부에 의해서 상기 네거티브 노드로 상기 네거티브 차동 전압을 전달받아 네거티브 발진 주파수 신호를 출력하는 차동 발진 주파수 신호 출력부로 구성되는 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터에 있어서,
    상기 차동 발진 주파수 신호 출력부는,
    상기 포지티브 노드와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되는 인덕터;
    상기 포지티브 노드에 연결되는 포지티브 기본 커패시터;
    상기 포지티브 기본 커패시터와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되는 네거티브 기본 커패시터;
    상기 포지티브 노드에 연결되고 제 1 제어 전압에 의해서 가변되는 제 1 포지티브 버랙터;
    상기 제 1 포지티브 버랙터와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되고 상기 제 1 제어 전압에 의해서 가변되는 제 1 네거티브 버랙터;
    상기 포지티브 노드에 연결되고 제 2 제어 전압에 의해서 가변되는 제 2 포지티브 버랙터; 및
    상기 제 2 포지티브 버랙터와 상기 네거티브 노드 사이에 연결되고 상기 제 2 제어 전압에 의해서 가변되는 제 2 네거티브 버랙터를 포함하며,
    상기 제 2 포지티브 버랙터의 가변 범위는 상기 제 1 포지티브 버랙터의 가변 범위보다 적고,
    상기 제 2 네거티브 버랙터의 가변 범위는 상기 제 1 네거티브 버랙터의 가변 범위보다 적은 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1 제어 전압은 기준 온도에 비해서 온도가 증가되는 경우에 증가시키는 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 2 제어 전압은 기준 온도에 비해서 온도가 증가되는 경우에 증가시키는 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 LC 오실레이터.
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